[發明專利]一種雙向搖擺橋墩鉸

有效

• 申請號: 201410682726.8
• 申請日: 2014-11-24
• 公開（公告）號: CN104612040A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 許紫剛;韓強;杜修力
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E01D19/04
• 分類號: E01D19/04
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 紀佳

技術領域

本發明涉及橋梁工程的建設領域，尤其是涉及一種可雙向搖擺橋墩鉸構造方式。

技術背景

我國是地震多發國家，尤其是西部地區，阿爾卑斯地震帶(也稱歐亞地震帶)貫穿我國西南地區，導致這些地方的地震災害較頻繁。由于我國西部地區主要是山區，地形復雜，公路、鐵路沿線的橋梁和隧道很多，其中橋梁以梁式橋為主，簡支梁橋居多。

歷次震害調查表明：地震中連續梁橋比簡支梁橋的破壞更嚴重，而且連續梁橋相對于簡支梁橋而言支座和上部結構的震害都較輕，地震能量主要靠下部結構的墩柱來消耗，墩柱的折斷是導致連續梁橋出現倒塌的主要原因。

為了避免橋梁墩柱在地震中發生脆性破壞，美日等發達國家率先提出了延性抗震設計理念和能力保護設計方法，并將這一理論成功寫入規范并應用到工程實際。由于我國的橋梁抗震工作起步較晚(1976年唐山大地震后才開始重視)，直到2008年才將這一理論寫入公路橋梁抗震設計的相關規范和細則中。在我國《公路橋梁抗震設計細則》(JTG/T?B02-01-2008)中明確規定按照延性抗震設計理論的一個重要原則—能力保護原則，將橋梁墩柱按延性構件進行設計，將蓋梁、基礎和結點等按能力保護構件進行設計。即使下部結構各構件之間形成強度等級差異，以確保鋼筋混凝土橋墩在地震中首先發生彈塑性變形而蓋梁、基礎等作為能力保護構件不超出彈性的范圍，從而防止結構在地震中出現突然的脆性破壞模式。墩柱等延性構件的設計主要是通過預先確定潛在塑性鉸的合理位置，以保證結構在地震作用下形成一個適當的塑性耗能機制。一般潛在塑性應選擇在易于發現且便于修復的位置，對于獨柱式橋墩，一般選擇在墩柱底部，對于框架墩一般選擇在墩柱的頂部或底部。

鑒于延性抗震設計理論在我國橋梁抗震設計中應用時間相對較短，加上地震荷載的特殊性和復雜性，致使該理論在實際應用中難免存在一些不足之處，其理論的合理性還需要經過以后發生的大地震的考驗。因此本發明可雙向搖擺橋墩鉸構造方式通過預埋在上下兩個矩形中空外套筒中的鋼筋安裝于橋墩中可能形成塑性鉸的位置。正常使用狀態下，由外部連接保護套筒將上下兩個外套筒焊接，且焊縫的強度能保證橋墩的正常工作。當地震作用，首先被破壞的是外連接保護套筒與上下兩個外套筒之間的連接，并且耗散部分地震能量。此外外部連接保護套筒的屈服點較低，易變形的能力為上下兩個懸掛套筒的轉動創造條件，當位移較大，懸掛支架相對核心套筒相應產生較大的轉角，此時剛性擋塊開始工作，將轉角限制在可控的范圍，從而達到橋梁結構的減震效果，大大減輕橋梁結構在地震中可能出現的破壞。

發明內容：

本發明公開一種雙向搖擺橋墩鉸，該裝置在地震作用下可形成人工塑性鉸，其雙向搖擺作用可達到隔震的效果，從而減輕橋梁結構的地震災害。

為解決上述技術問題，本發明提供一種雙向搖擺橋墩鉸，其包括矩形中空核心筒，整體懸掛套筒以及外部保護套筒。所述整體懸掛套筒由矩形中空外套筒，剛性轉軸，剛性支架，剛性托板和剛性擋塊組成；所述矩形中空外套筒通過與所述剛性托板焊接，并通過所述剛性轉軸安裝于所述矩形中空核心筒兩端的預留半圓形凹槽內，同時焊接在剛性托板兩側的剛性擋塊又能限制剛性支架的轉動幅度，使得所述整體懸掛套筒在地震力作用下可相對所述矩形中空核心筒在一定角度范圍內轉動；所述整體懸掛套筒上下各一個，其通過外部連接保護套筒焊接形成一個整體，使得所述整體懸掛套筒在正常使用狀態下不產生轉動，保證上部結構的安全。

進一步地，所述矩形中空核心筒由高強鋼制成，在所述矩形中空核心筒的上下底面各設置有一個半圓形凹槽，且所述這兩個半圓形凹槽的開口位于不同的側面上，用于安裝轉動方向正交的懸掛支架。

進一步地，所述整體懸掛套筒由矩形中空外套筒，剛性轉軸，剛性支架，剛性托板和剛性擋塊組成。所述剛性轉軸和所述剛性支架固結形成整體，所述剛性支架和所述剛性托板通過所述鉸鏈軸鉸接并可相對轉動。在所述剛性托板上在所述剛性支架兩側焊接有限制剛性支架轉動角度的剛性擋塊。上、下部懸掛支架可分別在與各自轉軸垂直的平面內轉動，由于上下部懸掛支架的轉軸方向垂直，故上下部懸掛支架的轉動方向彼此正交。

進一步地，所述剛性轉軸直接安裝于所述矩形中空核心筒上下斷面預留的半圓形凹槽內，且所述剛性轉軸的半徑小于所述矩形中空核心筒上下端面預留的半圓形凹槽，使得轉軸可在凹槽內自由轉動。

進一步地，所述兩個矩形中空外套筒由高強鋼組成，并與所述懸掛支架上的剛性托板的側面焊接并形成一個整體懸掛套筒。